基于時間序列的上海市物流需求預測分析

王勝源，朱芷童 （遼寧工程技術大學 營銷管理學院，遼寧 葫蘆島 125105）

0 引 言

上海市是國家級中心城市，集經濟、金融、貿易、航運、科技創新中心為一體，2020年上海全市生產總值38 700.58，第二產業增加值為10 258.57億元，2021年全年各種運輸方式完成貨物運輸量為155 211.94萬噸，比上年增長11.5%。2021年2月印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》中規劃2021—2035年，將上海建設成為國際性綜合交通樞紐城市。同時，新一輪《上海市交通發展白皮書》提出要“打造高效貨運體系，助力暢通經濟循環”；要在調整貨物運輸結構的同時穩步推進中歐班列的順利運行、優化運輸組織模式，提高貨運體系的服務質量和效率，在支撐經濟高質量發展的同時減少對城市生活環境的影響。

運輸是國民經濟中基礎性、先導性、戰略性的產業和重要的服務行業，是我國現代物流體系建設中的基礎環節和重要環節，物流產業在發展的過程中必然會帶來相應的問題，例如物流成本居高不下、物流效率增長速度慢等，都是影響物流產業發展速度的重要原因。因此，物流的降本增效就成為保障城市生活質量的新標準。近年來，不少學者通過量化物流需求對地區物流發展建言獻策，從預測方法來看，可以分為以下三類：基于統計學方法預測：灰色預測和線性回歸模型等；在比較GDP和產業對物流需求的預測結果有何差異時得出：在GDP發展水平提高的同時，我國物流成本需要有漸進式的較大幅度降低，才能增強物流發展的空間潛力、增強物流技術創新和管理水平改善的能力[1]。在基于線性回歸模型的物流需求預測分析中提出，物流需求是物流供給能力的基礎，保證物流服務供給與需求之間的相對平衡，是使物流活動保持高效運轉的關鍵[2]。基于神經網絡對地區物流需求進行預測；通過三層感知神經網絡模型預測區域物流需求模型，摒棄了用物流數據預測的舊思路，采用區域經濟指標來預測區域物流需求[3]。基于改進傳統統計學方法的組合預測模型；在預測物流園區的需求時采用了組合預測。研究表明，組合預測方法在某些特定場合中比單項預測具有更高的精確度和穩定性[4]。物流成本可以提前對物流需求的預測值進行合理規劃，物流需求預測為物流活動提供理論依據，同時為政府建設物流基礎設施、制定物流發展政策提供支持，實現降本增效的利益最大化目標。

1 預測模型

1.1 線性回歸模型

線性回歸通常是從自變量（X）經濟現象與因變量（Y）經濟現象之間的因果關系入手，建立變量之間的回歸方程并做預測，影響因變量的因素有很多，在實際探討案例時，可根據影響因素的多少從一元線性回歸和多元線性回歸中選擇其中一種進行預測，計算公式如下。

Y=a+bX，

其中，a和b為回歸系數。

1.2 指數平滑模型

指數平滑法，也稱為指數移動加權平均法，屬于時間序列分析法中常用來進行預測的方法。該方法通過對指數加權平均，在原始數據生成時間序列圖的基礎上對未來趨勢進行預測。指數平滑法憑借其操作難度小、計算方便等優點廣泛地應用于生產、生活及統計領域的數據預測中[5]。運用與預測期越接近的數據，得出的預測值就越準確，反之，得出的預測值越不準確。指數平滑法的原理是觀察一段時期內某種經濟現象的數量變化，掌握了準確可靠的歷史數據之后，對往后時期該經濟現象的發展趨勢及可能達到的水平進行預測[6]。

其中Holt指數平滑公式為

St=αXt+（1-α）（St-1+Tt-1），

T=γ（St-St-1）+（1-γ）Tt-1。

Holt預測公式為

Xt’(m)=St+mTt。

其中，Xt是往期的實際數據，α和γ是平滑系數，取值范圍為（0，1），St是初步預測值[9]。

2 建立預測指標體系

貨運周轉量是指在一定時期內，通過各類運輸工具采用現有的運輸方式完成的實際運送過程總量，該總量既包括運輸的距離，也包括貨物的重量和數量。貨物周轉量代表貨物的總運輸量，也是物流活動中最基礎的一項，貫穿整個物流活動的始終，因此孫艷玲認為貨物周轉量能在一定程度上反映物流需求的變化[10]，能較為全面地反映貨物運輸成果。在可操作性原則下，本研究選擇貨物周轉量來概括物流產業的發展水平。

通過上文中對創業型中小企業的剖析，我們能夠對其發展的具體過程做出一個十分明確的劃分。每一個創業型中小企業都應該對自己的真實實力有一個正確的認知，并且根據自己的具體實力為自己不同階段的發展做出一份詳細的企業戰略管理規劃。只有創業型中小企業明確自己的發展目標，重點研發和發揚自己的核心技術，不斷加強企業人力管理以及相應的企業結構管理，以及及時提升企業的整體競爭實力等等的目標，才能夠使得企業真正得到可持續性發展。總而言之，創新型中小企業應當不斷對自己相關的管理規劃和結構進行整改和創新，只有這樣，企業才能夠在激烈的競爭環境之下更好的生存。

GDP代表一定時期內各項生產活動的匯總值。物流產業的發展同國民經濟水平的增長存在著相關性。截至2019年，我國物流成本占GDP總值的15%，意味著每100元中有15元用作物流活動。經濟發展與經濟戰略、產業結構、文化和基礎設施息息相關，物流的發展則受物流政策導向、物流基礎設施、物流信息化及管理水平等因素的影響。產業結構的轉變對物流活動同樣有著至關重要的意義，物流的降本增效需要產業結構轉型升級，因此將三大產業的生產總值作為影響物流活動的經濟因素指標。

上海市基于優越的發展環境和地理位置，既是國內經濟循環的中心點，又是進出口貿易與國際接軌的重要通道。進出口總額可以作為反映上海市經濟發展的重要指標之一。

數據來源于上海市統計年鑒，選取2011—2020年的相關數據，如表 1所示。

表1 上海市貨物周轉量與經濟指標數據

續 表

3 預測分析過程

3.1 線性回歸預測

3.1.1 預測分析

該研究根據SPSS軟件進行建模，選用2011—2020年上海市貨物周轉量及相關經濟指標數據。為了提高模型的準確度，首先采用逐步回歸剔除與因變量（貨物周轉量）相關性較弱的變量，經逐步回歸得出相關性較強的變量為第二產業，被剔除變量系數如表 2所示。

通過表中的信息可得出，GDP和第三產業的顯著性較高，說明其對物流活動的影響程度較為顯著，可以用作預測上海市的貨運周轉量。但第二產業與貨運周轉量的相關性程度最高，綜上，本研究采用第二產業來預測上海市的貨物周轉量。通過SPSS軟件輸出結果可得，貨運周轉量與第二產業的一元線性回歸模型為：

3.1.2 模型檢驗

在線性回歸模型中，雖然通過線性關系判斷出因變量與自變量之間存在相關性，但是通常沒有嚴謹的科學依據作為支撐，所以在初步建立回歸模型之后，需要對因變量（貨物周轉量）和多個自變量之間的線性關系進行顯著性檢驗。本研究采用的顯著性檢驗方法為擬合優度檢驗和變量顯著性檢驗，結果如表2所示。

表2 被剔除變量系數表

3.1.2.1 擬合優度檢驗（R2檢驗）

R2的值越接近1，說明模型的擬合程度越好（見表3）。

表3 多元線性回歸系數表

結果顯示R2=0.889，說明樣本中需求函數即第二產業對貨物周轉量的解釋能力為88.9%，方程擬合優度較高。

3.1.2.2 變量顯著性檢驗（T 檢驗）

R2檢驗和T檢驗都是為了檢驗所列示的自變量與被因變量之間的相關關系及回歸效果，通過SPSS輸出的結果來看第二產業對貨物周轉量的顯著性小于0.05，接受第二產業為貨物周轉量的解釋變量（見表4）。

表4 多元線性回歸系數表

3.2 指數平滑預測

在R語言中找到Holt指數平滑模型包，將已知的上海市貨物周轉量原始數據導入RStudio編譯器作為參數即可建立Holt指數平滑模型，利用plot函數建立時間序列并畫出時間序列圖如圖 1 所示。

圖1 時間序列圖

從曲線圖可以看出，2011—2020年上海市貨物周轉量的時間序列變化趨勢，之后結合時間序列趨勢采用R語言中的預測包forecast函數對上海市貨物周轉量進行預測，預測時將表 1中的原始數據作為結果變量對未來10年的上海市貨物周轉量輸入參數，預測結果如表 5所示。

表5 Holt 預測結果

圖2藍色曲線部分表示預測結果，陰影部分由內至外分別為置信度80%和95%的預測區間。

圖2 原始數據與未來數據對比圖

4 預測結果

根據上海市統計局的相關數據可知，2020年的第二產業相比2019年同期增長僅有1.3%，2021年第二產業總量的初步核算值為11 449.32億元，比上年同期增長9.4%。但第二產業總量占GDP的體量依舊在三大產業中排第二位，根據計算得出“十三五”規劃以來，第二產業的平均增長率為5%，由此可得，2022年第二產業總量為12 021.79億元。將已知的第二產業總量X代入線性回歸方程中計算出2021、2022年上海市的貨物周轉量分別為36 269.95、39 395.64億元。

但由于第二產業總量是根據經濟發展規律估算得出的，線性回歸方程需要考慮第二產業總量X的真實性，并且通過圖 3可以看出線性回歸預測相較于原始數據有滯后性。指數平滑法預測是對觀察期按時間生成序列，完成歷史數據的趨勢分解圖，對上海市貨運周轉量進行預測。故本研究選擇指數平滑法對上海市在“十四五”規劃的5年，即2021—2025年的貨物周轉量做預測，依次為34 358.67億元、35 870.48億元、37 382.30億元、38 894.12億元、40 405.94億元。

圖3 線性回歸預測與原始數據對比

5 結論與建議

通過大量數據可得，我國已經是全球物流活動和供應鏈樞紐的中心，但僅從總量上比較還不足以匹配物流強國的稱號，面對當前嚴峻的國際形勢，丁俊發綜合“十四五”規劃提出了針對我國物流發展現狀的建議以及亟待解決的問題；物流現代化如何實現？我國物流業的短板在哪？產業鏈可控能力的評價以及如何保障物流產業與生產要素各環節的有機融合[11]等。作為世界第二大經濟體，中國不僅要提升國內物流水平，還要放眼全球推進物流現代化，不僅僅針對某個城市，而是面向全國，打破借鑒西方發達國家物流發展理念的壁壘，實現自主現代化。“十四五”規劃中要求推進120個國家的物流樞紐建設，從空間上拓寬物流發展布局，加快完善長江三角洲地區世界級機場樞紐的建設。

從本研究的預測結果來看，上海市貨運周轉量在“十四五”期間呈現逐年上升趨勢，物流產業即將迎來良好的發展機遇，也是物流產業現代化實現結構調整、優化升級的好時機。上海市作為我國改革開放的前沿窗口和對外依存度較高的國際化大都市，結合《上海市綜合交通發展“十四五”規劃》中提出的：到2025年形成與產業經濟發展相匹配、與居民生活和商貿物流發展相適應的綠色低碳、經濟高效的貨運服務體系。具體指以全面提高國際貿易中心樞紐功能為目標，優化提升國內、國際市場聯通和輻射能力，完善供應鏈物流支撐體系、推進城市運輸流通體系的現代化建設，提高上海市作為長三角世界級城市群的核心引領能力。

除此之外，物流現代化還體現在集約化水平高、資源整合能力強等方面，因此要實現物流現代化，僅憑物流企業自身的單打獨斗是不現實的，要通過市場優化整合，發展在全球范圍內有影響力的物流企業或供應鏈企業；與此同時，更要加快物流產業和我國的三大產業的有機融合。郭曉平的研究認為第二產業中的制造業、汽車行業、新能源產業均離不開物流運輸、倉儲等物流服務[12]，第二產業的發展與物流需求的發展是相互的。“十四五”規劃中提到至2025年，上海市戰略新興產業增加值要占全市GDP的20%左右，重點包括電子信息、汽車、新材料等，大力推動第二產業的深化發展。綜上，本研究對上海市物流產業在“十四五”期間的發展提出以下建議：

物流需求的預測反映一段時期內的物流發展變化，上海市應結合本市的發展特點，對“十四五”期間物流業的發展進行整體規劃，提高物流基礎設施的保障能力，完善物流服務水平，打造上海市產業集聚區，共同促進物流現代化的發展；

在保障完善國內物流市場能力的同時，加大對港口物流的基礎設施建設，細化國際物流的分撥能力，積極推動大宗貨物交易的流通水平，立足全國，面向亞太；同時穩步推進“中歐班列”的運行，實現上海市作為國內、國際雙循環的中心；

加強物流企業的準入門檻，整合優質物流企業資源，強強聯合、科技賦能，將智慧物流融入物流現代化當中，打造具有國際地位的物流企業或供應鏈體系；加強物流產業作為一項獨立業態的能力，將生產到消費的全過程與物流產業有機結合起來，建立生產、消費能暢通循環運行的現代物流體系，最終實現貨物流通中供需精準匹配的高效流通體系。